ねじ切れる力

質問

おつかれさまです！教えてください！
A6061　φ12の丸棒　長さ100mm
丸棒中心に加工で6x8の角穴を開けています。
パイプ形状ですが、内径が丸ではなく角です。
この材料を両端20mmづつチャッキングします。
ストレート部60mmを左右各々回転させねじります。
（片側固定という考えでも同じ？）
何キロの力でクラック等が入り、割れる、ねじ切れ、のでしょうか。

お力頂ければ助かります！
よろしくお願いします。

回答No.2

ohkawa3 · ベストアンサー

FEMなどを利用できなかった過去の時代では、まずはパイプ状の部材にねじり応力が加わるモデルを適用して、角穴の隅角部に対する応力集中係数を適用することで設計の妥当性を査証することが一般的だったと思います。
十分な安全率を確保することができる状況であれば、現在でもこのような設計法を採用してもよさそうに思います。
まずは、このような古典的設計法を適用してよいか、FEMを利用して隅角部応力を精査する又は実験的に検証する必要があるかを判定するために、最薄部の肉厚をもつパイプにねじりが加わるとしてせん断応力の概数を計算しておくことをお勧めします。

お礼

ありがとうございます。
中空軸のねじれの強度計算でパイプと仮定し計算してみたのですが、
最大せん断ひずみ、最大ねじり応力等、数値では出てきますが、
実際にせん断されてしまうポイントはいつ？っと思うのです。
ねじりモーメントの数値を上げていくのですが、数値が変わっていくのですが、
今がどういう状態というのがいまいちわからなくて。。。
根本わかっていない者が、数値を知ろうとしているので、
とんちんかんな事を言っているかもしれませんが、、、。
ありがとうございました。

回答No.3

kon555

書かれている内容だけから「〇〇N/mあたりでクラックが入り、〇〇N/mで割れます」と回答するのは不可能ですね。諸条件によって色々と変化する部分です。
　コンピュータによる細かい強度計算解析(いわゆるFEMとか)を行えばある程度信頼のおける数値は出せますが、それが現実とリンクするとは限りませんし、そもそもその結果も微妙な条件で大きく変動します。

　現在実験中という事であれば、トルクと変位量のグラフ、負荷時の動画を見て解析するのが手っ取り早いと思います。

お礼

ありがとうございます。
実際にねじり、実験しておりますが、
はたして、数値的には？といのが知りたかったのです。
実際に、モータ駆動でねじっていますので、
モータのスペックからある程度検討できると思っています。
もうすこし勉強してみます。
いろいろとアドバイス頂きまして、ありがとうございました。

回答No.1

中京区 桑原町（@a4330）

疲れてるので、回答を控えます。

「おつかれさまです！」
勝手に決められてしまった...

何キロの力は計算できない、加えるのはトルクです。
また、その様な物は計算するのでなく実験で出すのが普通。
加工の方法により六角穴の面の状態がいろいろだから、計算通りにはいかない

お礼

ありがとうございました。
実験しました。
計算で出るものなのかを知りたかったです。
ありがとうございました。